全自動運行地鐵突發事件應急響應能力評價指標體系研究

□張 敏 韓 陽 馬運康 高士杰 徐道亮

[1.天津大學 天津 300072；2.天津市地下鐵道集團有限公司 天津 300051；3.天津市政工程設計研究總院 天津 300392]

引言

推動城市軌道交通信息化和智能化發展，加快提升智慧交通建設是我國實現交通強國戰略的重要突破口?！吨袊鞘熊壍澜煌ㄖ腔鄢擒壈l展綱要》強調了城市軌道交通在實現交通強國戰略中的重要性，并明確了城市軌道交通的智能化發展方向。城市軌道交通全自動運行系統是基于現代計算機、通信、控制和系統集成等技術實現城市軌道交通運行全過程自動化的新一代城市軌道交通系統，是城市軌道交通運行的最高自動化等級，成為當前軌道交通自動化領域的研究熱點之一[1～2]。地鐵作為城市軌道交通的重要分支，已經成為居民出行的重要交通方式。近年來，國內地鐵全自動運行線路取得了明顯進展，截至2021年底，國內已有北京燕房線等27條全自動運行軌道交通線路投入運營，另外24條全自動線路在建。

由于地鐵具有網絡結構復雜、客流密度高、空間封閉等特點，一旦發生地震、公共衛生、火災、恐怖襲擊等重大突發事件，在指揮、控制疏散等方面存在諸多困難，往往會造成嚴重的人員傷亡和財產損失[3]。比如，2021年7月20日，鄭州市突降特大暴雨，造成地鐵5號線區間積水，事故導致500余名乘客被困，12名乘客經搶救無效不幸罹難。上述重大突發事件暴露出地鐵應急機制存在一定的缺陷，如應急規章制度與預案不完善、信息溝通不通暢、危機意識欠缺、安全裝置不足以及人員失職等。全自動運行地鐵雖然通過高度自動化、高度集成、深度互聯以及充分的冗余配置提高整個系統的可用性和可靠性，但是當發生故障時仍舊需要站臺人員的援助。從應急響應的角度來講，它不只是傳統意義上信號設備的升級擴充，而是人機功能的重新分配。在突發事件發生后，地鐵運營人員應能夠及時介入并參與應急管理。因而，地鐵應急響應系統建設與機制完善是軌道交通運營的重要環節，如何構建全自動運行地鐵突發事件的應急響應指標體系，進而評價其應急響應能力成為亟待解決的重要問題。

在地鐵應急能力評價研究領域，國內外學者已經展開了相關研究。在研究方法選擇上，層次分析法（AHP）[4～5]和模糊綜合評價法[6～9]是較為廣泛采用的研究方法。在指標體系研究方面，學者們構建了包含多個一級指標、二級指標和三級指標的地鐵應急能力評價指標體系。比如：以廣州地鐵為例，袁孝偉從人、物、環境和管理四個方面，深入分析了地鐵運營的風險影響因素和應急能力的內涵，構建了包括預警能力、應急準備能力、應急響應能力和善后恢復能力四個一級指標的地鐵應急能力評價指標體系，并運用AHP法和模糊綜合評價法進行應急能力評價[10]。劉繼龍從人員、設備、管理、環境四個方面分析了城市軌道交通應急管理的相關影響因素，建立了城市軌道交通應急救援能力綜合評價指標體系，基于AHP和模糊數學提出了城市軌道交通應急救援能力的綜合評價模型，進而構建了城市軌道交通應急管理的信息系統框架[11]。聚焦于乘客地鐵站內乘車過程，和子葳深入分析了地鐵設備通行能力、站臺承載能力和列車轉移能力的影響因素，構建了地鐵站應急反應能力的評價指標體系，基于AHP-熵權法確定指標權重，采用模糊綜合評價法對地鐵站的應急反應能力進行了綜合評價[12]。李一曼以北京地鐵車站的高峰期大客流為研究對象，提取出影響車站疏散能力的三個重要因素，即客流組織、設備設施布局和列車運行計劃，建立了地鐵車站疏散能力評價指標體系，并運用基于三角模糊數的AHP方法確定各級評價指標的權重，基于灰色關聯分析法提出了地鐵車站大客流疏散能力評價模型[13]。劉帆基于“階段—部門—決策”應急決策體系和案例推理的智能系統，針對地鐵突發事件進展的不同階段提出相應的不同決策系統，包括事前預警決策系統、事中應急決策系統和事后善后決策系統，便于不同部門之間的快速決策和任務下達，從而為地鐵突發事件的快速響應提供支持[14]。高宇航在對地鐵站員工進行訪談和相關文獻標準分析的基礎上，利用扎根理論構建了地鐵站突發事件應急疏散能力評價指標體系，包括管理因素、應急響應、建筑因素和人員因素4個一級指標、12個二級指標和31個三級指標，結合灰色關聯分析建立了地鐵站應急疏散能力評價模型，并以西安某地鐵站為例進行了應用分析[15]。

也有學者依據“危機管理的4R理論（Reduction,Readiness, Response, Recovery）”[16]，基于危機管理的縮減力、預備力、反應力和恢復力四個階段，構建了地鐵應急能力評價指標體系。比如，盧文剛和黃小珍聚焦于城市地鐵踩踏事件，構建了包含事前防范能力、事中處置能力和事后恢復能力3個一級指標、9個二級指標和31個三級指標的地鐵應急能力評價體系，運用AHP和模糊綜合評價法提出了地鐵踩踏事件的應急能力評價模型[7]。盧文剛和葉麗婭針對城市地鐵暴恐事件，深入分析了城市地鐵暴恐風險因素，開發了包含暴恐防范能力、暴恐處置能力和暴恐恢復能力3個一級指標的“1-3-10-35”比例層次的四級地鐵暴恐事件應急能力評價指標體系，基于改進AHP法確定各級指標的權重[17]。林立等以可拓學為基礎，構建了包含4個一級指標（事前監控預備能力、事中應對能力、事后恢復能力、政府部門應急支持能力）和19個二級指標的地鐵突發事件應急能力評價模型，基于AHP法確定指標權重，并對濟南市地鐵某線路的應急能力水平進行了評價[18]。楊蘇和孫太保構建了多層次地鐵應急能力評價指標體系，包含突發事件事前監測預警能力、突發事件事發時反應能力、突發事件政府反應能力和突發事件善后處理能力4個二級指標以及17個三級指標，利用AHP法確定所有指標的權重，并運用模糊綜合評價法對南京市地鐵應急管理能力進行了評價[8]。

綜上所述，針對傳統地鐵突發事件的應急管理已經有了較完善的研究成果，但對全自動運行地鐵背景下如何進行應急管理的關注有限，還缺乏系統的研究。因此，通過研究全自動運行地鐵的應急管理影響因素，本文將運用AHP法構建適用于全自動運行地鐵的應急響應能力評價指標體系，并以天津地鐵6號線二期（淥水道站至咸水沽西站段）為例，對其應急響應能力進行評價，以提升全自動運行地鐵的應急管理水平。

一、全自動運行地鐵突發事件的應急響應能力評價體系構建方法

危機管理4 R理論將危機管理分為縮減（Reduction）、預備（Readiness）、響應（Response）、恢復（Recovery）四個階段，為全自動運行地鐵的應急能力評價提供了一個較清晰的評價指標體系構建框架。在突發事件中，地鐵系統應急響應能力與應急管理方面的欠缺是導致事故未能在第一時間得以控制的重要原因，因此，應急響應能力是整個全自動運行地鐵應急管理的關鍵環節，做好應急響應工作是減少事故造成的人員、財產損失的重要環節，在輿情控制、風險評估、危機識別與警示等方面具有不可替代的效果，關系到整個應急過程的成敗，這也是本文的核心研究內容。

全自動運行地鐵實現了傳統地鐵以人為主的操作到系統自動聯動控制，傳統由人完成的工作，特別是司機的職能，由列車自動控制系統完成，行車組織、列車控制和車輛監控等全部由控制中心調度員負責，形成以系統和遠程控制為主的行車組織管理方式。系統實時監控列車的車內外信息并上傳給控制中心，以供調度員決策，替代原來需要司機執行的信息掌握、傳達的功能。發生突發事件時，控制中心可以及時通知地鐵工作人員到現場進行應急處置，實時調配人力和各類應急響應資源。因此，與傳統地鐵突發事件應急響應相比，全自動運行系統各系統間的關聯性、統籌性、協調性更加突出。當發生突發事件后，應根據全自動運行地鐵故障場景和應急運營場景采取相應的措施，地鐵本部門以及其他部門（如衛生部門、消防部門、交通部門等）進行應急指揮和快速響應，在第一時間做好乘客的疏散與醫療救助。

結合以往文獻[7,8,10,15～24]，地鐵應急響應能力主要包括快速響應能力、緊急救援能力和減災能力。另外，全自動運行地鐵運營場景區分了故障場景和應急運營場景，因而在應急響應時應進行分級響應。根據《國家處置城市地鐵事故災難應急預案》《城市軌道交通技術規范》《城市軌道交通全自動運行系統技術規范》《地鐵安全疏散規范》《城市軌道交通運營管理規定》《城市軌道交通運營突發事件應急演練管理辦法》等規范文件要求，通過與天津軌道集團建設和運營部門相關負責人和政府相關部門負責人的深度訪談，總結了全自動運行地鐵突發事件的特征和影響應急響應能力的主要影響因素。嚴格遵循科學性、重要性、層次性、獨立性、可操作性與預見性原則，本文將全自動運行地鐵突發事件應急響應能力作為總指標（零級指標），分級響應、應急指揮、安全防護和醫療救助作為一級指標，再對3個一級指標進行詳細分解，提煉出11個二級指標和54個三級指標，構建出全自動運行地鐵突發事件應急響應能力指標體系。然后，利用AHP法確定各級評價指標的權重，為評價全自動運行地鐵突發事件的應急響應能力提供依據。

二、全自動運行地鐵突發事件應急響應能力評價體系的指標選取及其體系結構

根據上述分析，本文將全自動運行地鐵突發事件應急響應能力評價指標體系按層次劃分為目標層、1-3級指標層共4個層次，對全自動運行地鐵突發事件應急響應管理的相關環節進行層層分解，目標層A代表全自動化運行地鐵突發事件應急響應能力，最終篩選提煉出3個一級指標：分級響應、應急指揮、安全防護和醫療救助；11個二級指標：領導小組、障礙運營場景、應急運營場景、人員疏散、現場警戒、交通管制、事故區域監控、應急情況報告、醫療衛生救助、人員響應和安全防護；以及54個三級指標。以上第一級和第二級指標體系結構如圖1所示。

圖1 應急響應能力評價指標體系結構：第一級和第二級

（一）分級響應 B1

分級響應機制是應急體系運行的基礎，也是應急救援活動能夠快速、高效開展的基石[16]。應急領導團隊通過對于災難事故現場的檢測和測評，了解事故成因、災難類型、死傷程度等。進而決定應急響應的等級，并根據不同等級采取相應的措施，提高救援資源利用效率。因此，地鐵公司作為安全生產主體責任部門，其他政府部門起監管指導和綜合協調作用，負責重大突發事件指揮的領導小組在整個應急管理體系中起領導作用。同時，全自動運行地鐵突發事件應急響應需要區分不同的障礙運營場景和應急運營場景。因此，分級響應（B1）這個一級指標下共3個二級指標，即領導小組（C1）、障礙運營場景（C2）、應急運營場景（C3），以及20個三級指標，詳情如圖2所示。

圖2 一級指標“分級響應”的指標體系結構

（二）應急指揮 B2

應急指揮分場內指揮和場外指揮，包括人員疏散、現場警戒、交通管制、應急情況報告等，以權責配置為核心。應急指揮團隊根據現場檢測的具體情況，綜合規章制度和應急預案，對有限的醫療、人力等資源進行有效分配，主要包括人員疏散（C4，場內指揮人員引導乘客安全、有序撤離事故現場）、現場警戒（C5，維持現場秩序，為應急救援活動提供穩定實施環境）、交通管制（C6，為了避免事故區域交通擁堵，影響應急救援進度，場外采取的管制措施）、事故區域監控（C7，為保證應急救援的有效推進，監控事故發生區域）、應急情況報告（C8，將現場情況向上級匯報）。因此，應急指揮B2這個一級指標下共5個二級指標，21個三級指標，如圖3所示。

圖3 一級指標“應急指揮”的指標體系結構

（三）安全防護和醫療救助B3

安全防護與醫療救助以各級衛生部門為主，民間力量與社會組織也參與其中。衛生部門要根據國務院頒布的應急預案和相關法律法規組織醫護人員，整合醫療資源，配合其他救援部門做好應急準備工作，并定期對參與事故災難救援的醫護人員進行培訓和考核，提高救援人員的職業素養和專業知識。進行安全防護和醫療救助時，主要包括醫療衛生救助（C9，派遣救護車、醫護人員等前往現場進行救助）、人員響應（C10，地鐵值守人員、調度員等相關人員的應急響應）、安全防護（C11，乘客的自我防護意識和應急人員的應急防護知識等）。因此，安全防護與醫療救助B3這個一級指標下共3個二級指標，13個三級指標，如圖4所示。

圖4 一級指標“安全防護和醫療救助”的指標體系結構

三、全自動運行地鐵突發事件應急響應能力評價指標體系的權重確定

本文所涉及的指標體系包含4個層級和54個三級指標，AHP法適用于具有復雜層次結構的多目標決策問題，符合本文指標體系構建的需要。因此，本文將采用AHP法確定全自動運行地鐵突發事件應急響應能力各級評價指標的權重。

（一）構造兩兩比較的判斷矩陣

在構造判斷矩陣時，邀請10位天津地鐵6號線的專家對全自動運行地鐵突發事件應急響應能力評價指標的重要程度進行評價打分，即對指標體系中同層次的各個指標兩兩比較得到的相關程度值，從而做出相對重要性判斷。其中比較權重依據“判斷矩陣比較標度”確定，如表1所示。

表1 判斷矩陣比較標度

（二）指標權重的計算與一致性檢驗的判斷

1.一級指標權重和一致性檢驗

基于10份回收的專家判斷矩陣，進行幾何平均處理，對數據進行處理和分析。地鐵突發事件應急響應能力評價體系包括分級響應、應急指揮、安全防護和醫療救助3個一級指標。根據專家對各因素指標權重打分情況的比較，按照AHP法構造評價指標重要性判斷矩陣得出的權重，如表2所示。

表2 一級指標專家賦值表及權重

為了確保上述結果的可靠性，按照AHP法要求，進行了一致性檢驗。表2中判斷矩陣的最大特征根 λmax為3.003，計算判斷矩陣的一致性指標（CI）為：

由于維數n=3,則平均隨機一致性指標（RI）為0.52，所以一致性比例（CR）為：

由于0.003<0.1，說明判斷矩陣具有較好的一致性，通過了一致性檢驗。

2.二級指標權重和一致性檢驗

一級指標分級響應（B1）包括3個二級指標：領導小組（C1）、障礙運營場景（C2）、應急運營場景（C3），通過兩兩判斷矩陣，權重計算結果如表3。

表3 二級指標分級響應（B1）專家賦值表及權重

依據一致性檢驗步驟，計算可得表2的判斷矩陣對應的一致性比例（CR）為0.039<0.1，表明判斷矩陣通過了一致性檢驗。

由于其他二級指標和三級指標的權重和一致性檢驗步驟類似，因此，本文只給出分級響應（B1）的二級指標權重和一致性檢驗計算結果，其他二級指標和三級指標的計算過程在此不再贅述，具體權重結果詳如表4的前7列，對應的一致性檢驗結果詳見表5，由于所有的CR值都小于0.1，結果表明，所有判斷矩陣均通過了一致性檢驗，具有較好的一致性。

表4 全自動運行地鐵突發事件應急響應能力評價指標權重

表5 一致性檢驗計算結果

3.各層級指標的綜合權重

本文構建的全自動運行地鐵應急響應能力評價指標體系包含四個層級，各層次指標相對于目標層的綜合權重，需要從上到下逐層進行，對于第一級指標，其綜合權重即為上一節中的層次單排序[25]。下面以第二級為例給出指標綜合權重的計算說明。

第一級每個指標Bi(i=1, 2, 3) 相較于目標層A的權重為b1，b2和b3，第二級指標Cj相較于第一級指標Bi的權重為c1, c2, ···, c11(j=1, 2, 3, ···, 11)。則與B1對應的3個三級指標C1，C2和C3的綜合權重分別為 b1cj(j=1, 2, 3)，與B2對應的5個三級指標C4～C8的綜合權重分別為 b2cj(j=4, 5, 6, 7, 8)，與B3對應的3個三級指標C9，C10和C11的綜合權重分別為b3cj(j=9, 10, 11)，其中所有二級指標Cj(j=1, 2, 3, ···, 11)的綜合權重和為1。

類似可以計算三級指標的綜合權重，結果如表4的最后一列“綜合權重”所示。

4.結果討論

由表4的各級指標權重結果表明：一級指標中“應急指揮”權重為0.594，可見應急指揮在全自動化運行地鐵面對重大突發事件中所處的重要地位。其次是“分級響應”和“安全防護和醫療救助”，兩者權重均小于“應急指揮”。

一級指標“應急指揮”中，二級指標“人員疏散”權重最大為0.306，其他二級指標按照重要性排序依次為“應急情況報告”“現場警戒”“事故區域監控”和“交通管制”。三級指標中，“人員疏散”下的三級指標中“安全標志”“安全通道”和“指揮人員”分居前三名且權重相差不大，在地鐵站的應急基礎設施建設中這三項都應重視?！皯鼻闆r報告”下的三級指標“情況接報”權重最大，“現場警戒”下的三級指標“響應時間”權重最大，“事故區域監控”下的三級指標“信息傳遞”權重最大，“交通管制”下的三級指標“響應時間”和“指揮中心”位居前兩名。從以上三級指標的權重計算結果可見：全自動運行地鐵在面對重大突發事件時響應迅速的必要性。

一級指標“分級響應”中，二級指標“應急運營場景”權重最大為0.629，其次是“障礙運營場景”和“領導小組”?！皯边\營場景”下的三級指標中權重排名前三分別為“恐怖襲擊”“火災”和“突發衛生事件”，這也體現了當下全球正處于新冠疫情和復雜政治形勢雙重夾擊的困境。“障礙運營場景”下的三級指標中權重排名前三分別為“運行中信號或車輛發生故障”“車輛制動系統故障”和“故障復位控制”，這也體現出加強障礙排查，升級車輛設備系統對于應對突發事件的重要作用?！邦I導小組”中權重最大的“響應時間”展現出面對突發事件應急處理反應迅速的重要性。

一級指標“安全防護和醫療救助”中，二級指標中“人員響應”權重最大為0.542，之后是“醫療衛生救助”和“安全防護”?！叭藛T響應”下的三級指標“調度員”權重最大，由于調度員負責突發事件過程中的各類資源整體協調和調度，因此加強調度員職業素養和技能的培訓勢在必行?！搬t療衛生救助”和“安全防護”下的三級指標“死傷程度”和“乘客的安全防護”權重最大，彰顯出突出事件發生后乘客生命安全的重要性。

從表4最后一列“綜合權重”結果來看，在54個三級指標中，權重前10名的三級指標包括：一級指標“應急指揮”下的8個三級指標，分別為“安全標志”“情況接報”“安全通道”“響應時間”（“現場警戒”二級指標下）“指揮人員”“信息傳遞”“報告程序和響應時間”（“交通管制”二級指標下）；一級指標“分級響應”下的1個三級指標“恐怖襲擊”；以及一級指標“安全防護和醫療救助”下的1個三級指標“調度員”。

因此，為了提升全自動運行地鐵突發事件的應急響應能力，應該加強全自動運行地鐵應急基礎設施建設，全面提升應急基礎設施運維管理的效率與質量；提高全自動運行地鐵應急信息系統的建設，完善信息采集、實時監測、信息傳遞和應急決策系統；加強全自動運行地鐵調度中心的應急指揮能力，提高地鐵調度中心與政府各部門的協同處置能力，完善智能應急處置方案，打造自動化運行地鐵運維安全綜合保障體系，以智能化手段組織指揮應急響應，實現突發事件下的大客流快速、安全疏散，從而以最大限度保障人民群眾的生命安全。

四、實例研究

天津地鐵6號線二期（淥水道站至咸水沽西站段）是天津市首條全自動運行地鐵線路，該線路于2021年12月28日開通初期運營。基于本文所構建的評價體系，首先開發設計了《全自動運行地鐵應急響應能力評價專家調查表》，邀請7位天津地鐵集團相關專家和天津地鐵6號線二期（淥水道站至咸水沽西站段）運營部門負責人，對54個三級指標進行打分，得分值按照百分制給出（參考范圍參見表6）。根據表4的三級指標綜合權重，利用簡單加權平均方法可計算出天津地鐵6號線二期（淥水道站至咸水沽西站段）應急響應能力評價總得分為86分，可見天津地鐵6號線二期（淥水道站至咸水沽西站段）應急響應能力水平屬于“良好”。整體而言，天津地鐵6號線二期（淥水道站至咸水沽西站段）針對突發事件的應急響應能力較強，主要因為在建設階段，已針對全自動運行地鐵各種突發場景進行了深入研究，各核心設備系統具備基于確保行車安全為準則的自動處理功能，同時調度指揮中心制定了各類應急預案，從而確保在突發事件發生后，能夠較好地保證應急信息傳遞、應急對策及時響應和應急行動的實施。

表6 三級指標應急響應能力得分值參考范圍

通過進一步分析，可知一級指標得分分別為：分級響應81分, 應急指揮87分、 安全防護和醫療救助88分。根據專家調查結果，可見“分級響應–應急運營場景–火災/突發衛生事件/恐怖襲擊”三個三級指標應急響應能力評價較低，說明天津地鐵6號線二期（淥水道站至咸水沽西站段）對于重大突發事件的應急響應能力一般，因此，建議加強以上重大突發事件應急場景的預警預測，制定可視化應急預案，加大力度積極開展應急演練，指導重大突發事件的應急處置，提升全自動運行地鐵調度中心應急指揮能力。

五、結論

本文圍繞全自動運行地鐵應對突發事件時的應急響應能力開展研究，通過深度訪談以及一系列國家規范和文件，構建了全自動運行地鐵突發事件應急響應能力評價體系，該體系包含3個一級指標、11個二級指標和54個三級指標。利用AHP法確定了各級評價指標的權重，并以天津地鐵6號線二期（淥水道站至咸水沽西站段）為例進行了應急響應能力評價，進而提出了相應的對策建議。本文為全自動運行地鐵應急管理能力的提升提供了理論指導，為具體應急響應策略的制訂提供了有力支撐。

應當指出，本文研究過程中存在一定的局限性。首先，本文僅依據天津地鐵專家意見計算了各級指標權重，由于調查對象相對局限，對評價結果的準確性和普適性會產生一定的影響，因而后續各個城市全自動運行地鐵線路在進行應急響應能力評價時，需要依據相關專家意見，對權重進行調整。其次，本文僅聚焦于應急能力評價中的應急響應能力，未考慮應急預警能力和事后評估能力等，因此，后續需要強化全自動運行地鐵突發事件應急場景研究，完善應急預案和應急機制的建設。